Valvole a sfera: una guida completa a tipi e applicazioni

2023-08-22

Una valvola a sfera è dotata di un disco sferico per aprire e chiudere il flusso del fluido. Grazie alla loro progettazione garantiscono una tenuta molto ermetica e senza perdite anche dopo anni di funzionamento. Le valvole flottanti e le valvole a perno (ingresso laterale o superiore) sono i due tipi principali di valvole a sfera. Il corpo di una valvola a sfera può essere fuso o forgiato, monolitico o diviso (in due o tre pezzi). API 6D e ASME B16.34 sono le specifiche chiave.

Cos'è una valvola a sfera?

Una valvola a sfera è un tipo di valvola a quarto di giro che utilizza una sfera cava, perforata e girevole per controllare il flusso di liquidi o gas attraverso una tubazione o un sistema. La sfera all'interno della valvola ha un foro centrale che, quando allineato con il percorso del flusso della tubazione, consente il passaggio del fluido e, quando ruotato di 90 gradi, blocca il flusso chiudendo il foro.

Vantaggi e svantaggi delle valvole a sfera

Questo tipo di valvola presenta i seguenti vantaggi:

Fornire una tenuta molto ermetica senza dover applicare una coppia eccessiva per garantire una tenuta molto ermetica.
Con un giro di un quarto la porta può essere aperta e chiusa rapidamente.
Nonostante siano entrambi dispositivi on/off, le valvole a sfera hanno un design compatto (questa è la differenza più significativa tra valvole a sfera e valvole a saracinesca).

Gli svantaggi sono:

Progettata per l'intercettazione della tubazione piuttosto che per la modulazione del flusso (questa è una funzione ideale per le valvole a globo), questa valvola ha scarse capacità di regolazione e strozzamento: lo strozzamento provoca l'erosione della sede parzialmente esposta a causa dell'elevato flusso e della pressione a cui è sottoposta. A causa dell'usura, la valvola potrebbe perdere gradualmente.
La valvola non può essere utilizzata per i fanghi poiché particelle e detriti sospesi potrebbero solidificarsi nelle cavità vicino alla sfera e alle sedi e causare perdite dalla valvola. Gas e fluidi liquidi (anche sostanze chimiche impegnative come cloro secco, acido fluoridrico, acido cloridrico e ossigeno) possono essere gestiti in modo molto più efficiente con le valvole a sfera.
A seconda del modello, la pulizia potrebbe rappresentare una sfida (ad eccezione del modello con ingresso dall'alto).

Valvole a sfera: come funzionano?

Le valvole a sfera funzionano attraverso un meccanismo semplice ma efficace che prevede una sfera cava e perforata posizionata all'interno del corpo della valvola. Questa sfera può essere ruotata utilizzando uno stelo collegato ad una maniglia o attuatore esterno. La sfera ha un foro, o foro, praticato al centro e la sua posizione determina se il fluido può fluire attraverso la valvola o meno.

Ecco come funzionano le valvole a sfera:

Posizione aperta:

Quando la valvola a sfera è in posizione aperta, il foro della sfera è allineato con il percorso del flusso della tubazione. Ciò consente al fluido di passare attraverso la valvola senza ostruzioni. In questa configurazione la valvola offre una resistenza minima al flusso di liquidi o gas.

Posizione chiusa:

Quando la valvola a sfera viene ruotata di 90 gradi, il foro della sfera diventa perpendicolare al percorso del flusso, bloccando il passaggio del fluido. In posizione chiusa la sfera funge da barriera, impedendo il passaggio di liquidi o gas attraverso la valvola. Questa posizione garantisce una tenuta ermetica, riducendo il rischio di perdite.

La leva o l'attuatore collegato allo stelo della valvola a sfera fornisce un indicatore visivo della posizione della valvola. Quando la leva è parallela alla tubazione, la valvola è aperta, mentre quando è perpendicolare alla tubazione, la valvola è chiusa. Qualsiasi angolo intermedio indica una posizione parzialmente aperta o parzialmente chiusa, consentendo un certo controllo del flusso.

Valvola a sfera contro valvola a saracinesca

Essenzialmente, questa valvola è una valvola a saracinesca, che interrompe il flusso. La differenza tra una valvola a sfera e una valvola a saracinesca è che la prima apre/chiude il flusso con una sfera sferica, mentre la seconda apre/chiude il flusso con un disco appoggiato su una sede. Ciò significa che queste due valvole differiscono per design e compattezza.

Valvola a sfera vs valvola a globo

Poiché queste valvole hanno generalmente posizioni positive (a 0, 45 e 90 gradi) anziché incrementali, non sono così precise nel controllare il flusso del fluido come le valvole a globo. La valvola si danneggerebbe anche se venisse aperta parzialmente (o ripetute operazioni di apertura/chiusura) nel tempo (il che non è un problema con le valvole a globo).

Tipi di valvole a sfera

Le valvole a sfera presentano una classificazione diversificata basata su diversi fattori distintivi:

1. Progettazione:
Le valvole a sfera comprendono varie categorie di design, tra cui il design flottante, la configurazione con montaggio su perno e il design a doppio spurgo e a blocco.

2. Numero di porte:
Queste valvole versatili sono disponibili con disposizioni a porte multiple. La variante standard comprende due porte, che soddisfano un unico ingresso e una singola uscita. Tuttavia, il design a 3 vie offre possibilità distinte, con un ingresso e due uscite o viceversa.

3. Dimensioni del foro:
Le scelte delle dimensioni del foro definiscono ulteriormente le valvole a sfera. Ciò comporta l'opzione di passaggio totale (FB) o passaggio ridotto (RB), con l'inclusione della configurazione con intaglio a V.

4. Assemblea del corpo:
L'assemblaggio del corpo valvola dà luogo a varie configurazioni. Questi includono il design unibody, caratterizzato dal corpo della sfera realizzato da un unico pezzo di acciaio fuso o forgiato. In alternativa, il corpo valvola può assumere la forma di due pezzi o di tre pezzi, ottenuti mediante l'assemblaggio di componenti separati.

5. Accesso alla palla:
L'accessibilità della sfera all'interno della struttura della valvola è un altro parametro di differenziazione. Le opzioni qui sono l'approccio con ingresso laterale o l'approccio con ingresso dall'alto. Questa distinzione dipende dal fatto che l'accesso per la manutenzione alla sfera sia ottenuto dal lato della valvola o dalla sua parte superiore.

6. Tipo di posto:
Il tipo di sede integrata nella valvola gioca un ruolo fondamentale. Le scelte qui comprendono sia varianti metalliche che morbide (Teflon), ciascuna delle quali offre vantaggi e attributi distinti.

In sintesi, il regno delle valvole a sfera è caratterizzato da uno spettro di classificazioni basate sul design, sulle configurazioni delle porte, sulle dimensioni del foro, sui metodi di assemblaggio del corpo, sui meccanismi di accesso alla sfera e sui tipi di sede. Questa gamma di opzioni soddisfa diverse applicazioni e requisiti operativi in una moltitudine di settori.

Valvola a sfera galleggiante in acciaio forgiato

Presentazione della valvola a sfera flottante in acciaio forgiato, sapientemente progettata con una struttura compatta in due pezzi, che la rende ideale per operazioni a media/bassa pressione. La sua struttura aerodinamica accoglie un diametro ridotto, garantendo prestazioni efficienti. In particolare, le sedi delle valvole sono perfettamente integrate nel corpo, migliorandone la durata e la semplicità.

Caratterizzata dal suo design ingegnoso, la sfera flottante della valvola viene spinta contro la sede a valle dalla pressione del flusso a monte. Questo meccanismo innovativo garantisce una tenuta senza perdite, mantenuta negli anni di servizio grazie alla compressione risultante. Lo stelo montato in alto facilita il movimento di un quarto di giro, garantendo un funzionamento rapido della valvola.

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